基于以太網的虛擬串口遠程通訊實現(xiàn)

路鎮(zhèn) 高源 董彬

萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部鋼區(qū)維護車間 271104

基于以太網的虛擬串口遠程通訊實現(xiàn)

路鎮(zhèn) 高源 董彬

萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部鋼區(qū)維護車間 271104

文章介紹了通過MOXA NPort 5210串口聯(lián)網服務器作為橋接設備，將AB SLC500的RS-232串口15米的限定范圍進行無限拓展，從而實現(xiàn)了異地數據采集、實時生產狀態(tài)監(jiān)控與遠程系統(tǒng)維護。

MOXA NPort 5210;遠程通訊;以太網

MOXA NPort 5210；remote communica；tio nEthernet

前言

隨著現(xiàn)代自動化控制技術的發(fā)展，計算機在工業(yè)上的廣泛應用，控制局域網也深入應用到各行各業(yè)，利用遠程控制技術實現(xiàn)異地維護便成為自動化技術的迫切要求?，F(xiàn)行的諸多控制系統(tǒng)，采用單機控制方式已難以滿足設備控制的要求，因為往往我們所控制的設備只是整個系統(tǒng)的一個基本單元，它既需要外部輸入一些必要的信息，同時也需要向外部輸出自身的運行參數和狀態(tài)。所有這些，都要求我們采用控制網絡技術，將眾多設備有機地連成一體，以保證整個系統(tǒng)安全可靠地運行。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

1、系統(tǒng)概述及設計原理

1.1 系統(tǒng)總體概述

萊鋼集團煉鋼廠4＃連鑄機的火切機控制系統(tǒng)采用了3套AB SLC500PLC，由于該系統(tǒng)的AB SLC5/04CPU只帶有一組9針RS-232串口, 而RS-232串口存在著數據可靠性、通訊距離、端口數量等多個方面的限制。例如，在工業(yè)控制等現(xiàn)場環(huán)境中，常會有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用RS-232通訊時經常因外界的電氣干擾而導致信號傳輸錯誤；其次，在不增加緩沖器的情況下，RS-232通訊的最大傳輸距離只能達到15米；還有，同1個RS-232端口只能連接1個RS-232通訊設備。而本文設計中引入了MOXA NPort 5210串口設備聯(lián)網服務器，通過自制的RS-232串口轉RJ45接口電纜將這3套AB SLC500PLC連入以太網，實現(xiàn)了異地遠程系統(tǒng)控制與維護。

1.2 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)主要包括AB SLC500PLC控制系統(tǒng)、MOXA NPort 5210串口設備聯(lián)網服務器、交換機及遠程PC機或遠程控制終端。其系統(tǒng)結構框如圖1所示。

由圖1可見，AB SLC500PLC控制系統(tǒng)通過與MOXA NPort 5210串口設備聯(lián)網服務器的連接，轉接到交換機，從而連入以太網，最終實現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)與遠程PC機或遠程控制終端的通信。

2、系統(tǒng)具體實現(xiàn)

2.1 RS-232串口簡介

RS-232串口是由電子工業(yè)協(xié)會所制定的異步傳輸標準接口，通常R S-232接口包括9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25)。在通信速率低于20kb/s時，RS-232所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。

RS-232接口(DB-9)引腳圖如圖2所示。

圖2 RS-232串口

1）：DCD載波檢測，主要用于Modem通知計算機其處于在線狀態(tài)，即Modem檢測到撥號音， 處于在線狀態(tài)。

2）：RXD此引腳用于接收外部設備送來的數據；在使用Modem時，你會發(fā)現(xiàn)RXD指示燈在閃爍，說明RXD引腳上有數據進入。

圖4 端口參數配置

3）：TXD此引腳將計算機的數據發(fā)送給外部設備；在使用Modem時，你會發(fā)現(xiàn)TXD指示燈在閃爍，說明計算機正在通過TXD引腳發(fā)送數據。

4）：DTR數據終端就緒；當此引腳高電平時，通知Modem可以進行數據傳輸，計算機已經準備好。

5）：GND信號地；此位不做過多解釋。

6）：DSR數據設備就緒；此引腳高電平時，通知計算機Modem已經準備好，可以進行數據通訊了。

7）：RTS請求發(fā)送；此腳由計算機來控制，用以通知Modem馬上傳送數據至計算機；否則，Modem將收到的數據暫時放入緩沖區(qū)中。

8）：CTS 清除發(fā)送；此腳由Modem控制，用以通知計算機將欲傳的數據送至Modem。

9）：RI Modem通知計算機有呼叫進來，是否接聽呼叫由計算機決定。

2.2 RS-232串口轉RJ45接口介紹

首先按照標準568B進行水晶頭制作，將水晶頭豎直放置，金屬片面向自己，按直通線的接法將8根線放進去壓好。

RS-232串口轉RJ45接口的電纜連接如圖3所示。

經過上面的連接后，通過引入MOXA NPort 5210系列的串口設備聯(lián)網服務器實現(xiàn)將帶有R S-232串口的A B SLC500PLC控制系統(tǒng)接入工業(yè)以太網中。MOXA NPort 5210系列的串口設備聯(lián)網服務器，具有一個10/100MBPS以太網接口和2個RS-232串口接口，支持自動IP設定協(xié)議（DHCP，BootP），以及通過Web Browser console手動設置，可讓工業(yè)串口設備立即連入網絡，同時具有標準的TCP/IP 界面和多種操作模式。通用的接口運行模式，提供了TCP Server，TCP Client，和UDP，可確保與使用標準的網絡API（Winsock，BSD Sockets）的網絡軟件的兼容性。通過指定NPort 5210的IP地址和端口號，服務器可以直接透過Socket程序對串口設備進行數據讀取和控制。

圖3 RS－232串口到RJ45接口的連接圖

NPort Administration Suite Ver1. 9是針對串口設備聯(lián)網服務器的專用軟件程序，為最終實現(xiàn)AB SLC500PLC控制系統(tǒng)與遠程控制PC機或遠程控制終端網絡連接提供了必要的驅動和參數設置，該程序使串口設備聯(lián)網服務器可以隨時連入TCP/IP網絡。

2.3 遠程通訊的實現(xiàn)

用做好的RS-232接口轉RJ45接口電纜將SLC500PLC與NPort 5210的Port1口連接，再將N P o r t 5210的10/ 100MBPS以太網接口與交換機或遠程PC機連接，使SLC500PLC控制系統(tǒng)接入以太網絡。

通過對NPort Administration Suite Ver1.9管理程序的必要設置實現(xiàn)SLC500P L C的以太網通訊。利用程序管理軟件中的“S e a r c h”搜索功能會搜索發(fā)現(xiàn)Configuration－1Nport其一端口的配置參數信息，如圖4。

搜索到的端口包括S e r i a l、Network、IP Address Report、Accessible IPs等多種參數配置，可以根據需要對其進行修改。首先在Serial的配置下對通訊速率進行修改以便提高網絡的通訊效率，將Port1波特率修改為19200bytes (約 19. 2kb /s)。為了實現(xiàn)對每套PLC的準確通信，在Netwok的配置下對每臺串口設備聯(lián)網服務器設置一個IP地址，其他參數根據需要進行修改。經過對3臺串口設備聯(lián)網服務器設置使它們共網。

在程序管理軟件中打開C O M Mapping，此時Port1和Port2分別被隨機分配為C O M 4和C O M 5映射C O M Port， Port1或Port2可以在1～256范圍內進行名稱賦值修改。

我們需要在遠程PC 機上安裝Rockwell的通訊軟件RSLinx 來實現(xiàn)與NPort Administration Suite Ver1.9管理程序綁定。RSLinx軟件是工業(yè)通訊的樞紐，它為所有的AB網絡提供了完整的驅動程序，通過R S L i n x軟件，用戶可以通過一個窗口查看所有激活的網絡，也可以通過一個或多個通訊接口同時運行任何所支持的應用程序的組合。RSLinx提供最快速的OPC、DDE和Custom C/ C++的接口。RSLinx還能夠為用戶提供多個網絡、本地工作站和D D E/O P C性能診斷工具，便于進行系統(tǒng)維護和故障排錯。RSLinx Classic Gateway驅動程序能夠完美地支持TCP/IP客戶與AB控制器的連接，它也支持與遠程O P C進行通訊。

圖5 驅動程序配置

在RSLinx Classic Gateway程序中，需進行通訊的驅動程序配置，如圖5，使PC機與串口設備聯(lián)網服務器實現(xiàn)連接，在可用的驅動程序類型中添加RS-232DF1devices驅動程序。對已添加的驅動進行配置，通訊端口選擇對應的COM4口，使其與NPort 5210中設置的映射端口C O M 4相對應，設備選擇SLC-CH0/Micri/PanelView，波特率選擇19200bytes，其他保持默認值。啟動連接后，在通信R S w h o中可以看到SLC-5/04CPU，說明此時P C機與A B SLC500PLC通訊成功，已經成功接入符合TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網中。

通過如上設計，本系統(tǒng)實現(xiàn)了將3套分散的P L C控制系統(tǒng)，集于一個網絡中，現(xiàn)在只需一臺遠程PC機即可實現(xiàn)對3套PLC的集中控制和維護，改變了以前需要現(xiàn)場一對一的維護模式。

3、結束語

通過MOXA NPort 5210串口設備聯(lián)網服務器作為橋接設備，將N P o r t Administration Suite Ver1.9管理程序綁定到RSLinx通訊組態(tài)軟件中，通訊主干網使用單/多模光纖，實現(xiàn)了現(xiàn)場采集數據的不受距離限制的傳輸、異地數據采集、實時生產狀態(tài)監(jiān)控與遠程系統(tǒng)維護。應用效果良好，具有較強的推廣價值。

[1] (日)宮崎誠一著，陸玉庫，于翼譯.微型計算機數據傳輸基礎與實踐. 北京:人民郵電出版社.1990

[2]胡學林.可編程序控制器教程（提高篇）.北京:電子工業(yè)出版社.2005

[3]廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用.重慶:重慶大學出版社.2001

The realization of virtual serial for remote communication based on Ethernet

Luzhen Gaoyuan Dongbin
LaiWu Iron&Steel company Automation department steel district workshop steel-making Station

This paper mainly introduced how to realize the unlimited expansion of RS-232serial belonging to the AB SLC500from the limited scope of 15meters through the network bridge of MOXA NPort 5210. And finally realized the remote data acquisition, real-time production condition monitoring and remote system maintenance.

路鎮(zhèn) 男，工程師，現(xiàn)主要從事冶金工業(yè)自動化技術的研究與應用。